JP2010026467A - Display device and electronic equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device and electronic equipment that sufficiently block external light to a reference light receiving element, reduce an influence of noise, and improve the SN ratio of a light reception system. <P>SOLUTION: The display device has a first optical sensor unit 31 which includes a light receiving element 311 and detects the intensity of external light in a display area, a second optical sensor unit 32 which has a light shield film CTL321 disposed in an optical path to the light receiving element 321, and a signal processing function of performing a difference processing between a detection signal of the first optical sensor unit 31 and a detection signal of the second optical sensor unit 32. The light shield film CTL321 is formed of a material same as that of a metal film for wiring. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、表示画素部や額縁上に光センサを備えた表示装置および電子機器に関するものである。   The present invention relates to a display device and an electronic apparatus provided with an optical sensor on a display pixel portion or a frame.

フォトセンサで外光の照度を検出することにより、環境照度が明るい場合は、画面輝度を上げ、環境照度が暗い場合は逆に画面輝度を下げる技術が知られている。
この技術を用いることで画面が見やすくなるばかりでなく、液晶表示装置などのようにバックライトシステムにより表示している場合などは、バックライトシステムの消費電力の削減になり、携帯電話等のモバイルアプリケーションの電池寿命へ貢献できる。このことからこの種技術が種々検討されている。
A technique is known that detects the illuminance of external light with a photosensor, thereby increasing the screen brightness when the ambient illuminance is bright and decreasing the screen brightness when the ambient illuminance is dark.
This technology not only makes the screen easier to see, but also reduces the power consumption of the backlight system when it is displayed by a backlight system such as a liquid crystal display device. Can contribute to battery life. For this reason, various techniques of this kind have been studied.

また、表示装置自体に座標入力機能を設けた技術がいくつか提案されている。
具体的には、たとえば、感圧式タッチパネル(特許文献1,2を参照)方式による表示装置や電磁誘導型タッチパネル方式(特許文献3を参照)による表示装置などが知られている。
Several techniques have been proposed in which the display device itself is provided with a coordinate input function.
Specifically, for example, a display device using a pressure-sensitive touch panel (see Patent Documents 1 and 2), a display device using an electromagnetic induction touch panel system (see Patent Document 3), and the like are known.

しかし、上記のような座標入力機能付随の表示装置は小型化するのが困難であり、通常の表示装置と比較し、コストが高くなってしまうという問題点があった。
そこで、近年、上記の問題を解決すべく表示装置の各画素に受光素子を設け、受光素子への入射光を検知することにより表示装置内の座標を特定する表示装置の開発が盛んに行われている(特許文献4,5を参照)。
However, it is difficult to reduce the size of the display device with the coordinate input function as described above, and there is a problem that the cost becomes higher than that of a normal display device.
Therefore, in recent years, in order to solve the above-described problem, a display device for identifying a coordinate in the display device by providing a light receiving element in each pixel of the display device and detecting incident light to the light receiving element has been actively developed. (See Patent Documents 4 and 5).

上記のように、受光素子を設けることによって表示装置内の座標入力を可能とした装置は、座標入力機能を設けた表示装置と比較し、小型化が可能でコストも低減できるという利点を有するだけでなく、多点座標入力や面積入力も可能である。
特開2002-149085号公報 特開2002-41244号公報 特開平11-134105号公報 特開2004-318067号公報 特開2004-318819号公報
As described above, the device that enables the coordinate input in the display device by providing the light receiving element has only the advantage that the size can be reduced and the cost can be reduced as compared with the display device provided with the coordinate input function. In addition, multipoint coordinate input and area input are also possible.
JP 2002-149085 A JP 2002-41244 A JP-A-11-134105 JP 2004-318067 A JP 2004-318819 A

ところで、この種の表示装置においては、光センサの様々な特性ドリフトをキャンセルする。このために、光センサと全く同じ構造を持つ参照用の受光素子を光が照射されない位置に配置し、光センサの出力と参照用の素子の差分を取ることで、特性ドリフトをキャンセルする方法が提案されてきた。   By the way, in this type of display device, various characteristic drifts of the optical sensor are canceled. Therefore, there is a method of canceling the characteristic drift by arranging a reference light receiving element having the same structure as the optical sensor at a position where no light is irradiated and taking a difference between the output of the optical sensor and the reference element. Has been proposed.

参照用の受光素子(光センサ)は外部からの光を十分遮蔽する必要があるが、これまではカラーフィルタのブラックを配置する程度でセル内から入ってくる迷光が素子に入射してしまい、ノイズの原因となっていた。   The light receiving element for reference (light sensor) needs to sufficiently shield the light from the outside, but until now, stray light entering from the inside of the cell has been incident on the element to the extent that the black color filter is placed, It was a cause of noise.

本発明は、参照用受光素子への外部からの光を十分に遮蔽することができ、ノイズによる影響を小さくでき、受光システムのSN比を向上することが可能な表示装置および電子機器を提供することにある。   The present invention provides a display device and an electronic device that can sufficiently block light from the outside to the reference light receiving element, can reduce the influence of noise, and can improve the SN ratio of the light receiving system. There is.

本発明の第1の観点の表示装置は、受光素子を含み、表示領域における外光の強度を検出する第1の光センサ部と、受光素子を含み、当該受光素子への光路に遮光膜が配置された第2の光センサ部と、上記第1の光センサ部の検出信号と上記第2の光センサ部の検出信号との差分処理を行う信号処理部と、を有し、上記遮光膜は、遮光機能を含む層と同層の部材により形成されている。   A display device according to a first aspect of the present invention includes a light receiving element, includes a first light sensor unit that detects the intensity of external light in the display region, and a light receiving element, and a light shielding film is provided in an optical path to the light receiving element. A second photosensor unit disposed; and a signal processing unit that performs differential processing between a detection signal of the first photosensor unit and a detection signal of the second photosensor unit, and the light shielding film Is formed of a member in the same layer as the layer including the light shielding function.

好適には、上記第2の光センサ部は、上記受光素子が、薄膜トランジスタまたはPINダイオードにより形成され、電極が上層の配線層に接続された構造を有し、上記遮光膜は、上記上層の配線層と同層で同部材により形成されている。   Preferably, the second photosensor section has a structure in which the light receiving element is formed of a thin film transistor or a PIN diode, and an electrode is connected to an upper wiring layer, and the light shielding film is formed of the upper wiring. The same layer is formed of the same member.

好適には、表示光を上記表示領域に照射するバックライトを有し、上記薄膜トランジスタまたはPINダイオードのゲート電極は、受光素子の受光部よりバックライト側に形成されて、遮光機能を有する。   Preferably, a backlight for irradiating display light to the display region is provided, and the gate electrode of the thin film transistor or the PIN diode is formed on the backlight side from the light receiving portion of the light receiving element and has a light shielding function.

好適には、上記表示領域は表面輝度が変更可能であり、上記信号処理部は、上記差分信号処理結果に応じて上記表示部の表面輝度を変化させる。   Preferably, the surface luminance of the display area can be changed, and the signal processing unit changes the surface luminance of the display unit according to the difference signal processing result.

好適には、表示光を上記表示領域に照射するバックライトを有し、上記信号処理部は、上記バックライトによる表示光のレベルを制御する。   Preferably, a backlight for irradiating the display area with display light is provided, and the signal processing unit controls the level of display light by the backlight.

好適には、上記第1の光センサ部は、物体からの反射光を検出可能であり、上記信号処理部は、上記第1の光センサ部の検出信号と上記第2の光センサ部の検出信号との差分処理結果により上記第1の光センサ部に物体があるか否かを示す信号を出力する。   Preferably, the first photosensor unit is capable of detecting reflected light from an object, and the signal processing unit is configured to detect the detection signal of the first photosensor unit and the detection of the second photosensor unit. A signal indicating whether or not there is an object in the first optical sensor unit is output based on a difference processing result with the signal.

本発明の第2の観点は、表示装置を有する電子機器であって、上記表示装置は、受光素子を含み、表示領域における外光の強度を検出する第1の光センサ部と、受光素子を含み、当該受光素子への光路に遮光膜が配置された第2の光センサ部と、上記第1の光センサ部の検出信号と上記第2の光センサ部の検出信号との差分処理を行う信号処理部と、を有し、上記遮光膜は、遮光機能を含む層と同層の部材により形成されている。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus having a display device, wherein the display device includes a light receiving element, and includes a first light sensor unit that detects the intensity of external light in the display region, and a light receiving element. A second optical sensor unit including a light-shielding film in the optical path to the light receiving element, and a differential process between the detection signal of the first optical sensor unit and the detection signal of the second optical sensor unit. The light shielding film is formed of a member in the same layer as the layer including a light shielding function.

本発明によれば、第2の光センサ部の遮光膜で外光が遮光される。そして、信号処理部において、第1の光センサ部の検出信号と第2の光センサ部の検出信号の対する差分処理が行われる。その処理結果の信号は、第1の光センサ部内の反射ノイズや遮光時の暗電流やオフセットノイズの影響を極めて小さく抑えた信号となる。   According to the present invention, external light is shielded by the light shielding film of the second photosensor unit. Then, in the signal processing unit, differential processing is performed on the detection signal of the first optical sensor unit and the detection signal of the second optical sensor unit. The signal resulting from the processing is a signal in which the influence of reflection noise in the first optical sensor unit, dark current at the time of light shielding, and offset noise is minimized.

本発明によれば、参照用受光素子への外部からの光を十分に遮蔽することができ、ノイズによる影響を小さくでき、受光システムのSN比を向上することができる。   According to the present invention, light from the outside to the reference light receiving element can be sufficiently shielded, the influence of noise can be reduced, and the SN ratio of the light receiving system can be improved.

以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。
図2(A)〜(C)は、図2の液晶表示装置における有効表示領域部の構成例を示す図であって、図2(A)はセルのマトリクス配列を、図2(B)は平面図を、図2(C)は断面図をそれぞれ示している。
また、図3は、本実施形態に係る光検出回路の構成例を示す図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C are diagrams illustrating a configuration example of an effective display area portion in the liquid crystal display device of FIG. 2, in which FIG. 2A shows a matrix arrangement of cells, and FIG. FIG. 2C is a plan view and FIG. 2C is a cross-sectional view.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the photodetector circuit according to the present embodiment.

液晶表示装置1は、図1に示すように、表示部としての有効表示領域部(画像表示部)2、光検出部(LDTC)3、垂直駆動回路(VDRV)4、水平駆動回路(HDRV)5、および信号処理回路(SPRC)6を有している。   As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 1 includes an effective display area unit (image display unit) 2 as a display unit, a light detection unit (LDTC) 3, a vertical drive circuit (VDRV) 4, and a horizontal drive circuit (HDRV). 5 and a signal processing circuit (SPRC) 6.

本実施形態の液晶表示装置1は、たとえば外光の強度(照度)に応じて有効表示領域部2の表面輝度を変更可能(実際にはバックライト25の発光強度を変更可能)に構成されている。すなわち、本実施形態の液晶表示装置1は、たとえば調光機能を有する。   The liquid crystal display device 1 of the present embodiment is configured to be able to change the surface luminance of the effective display area 2 according to the intensity (illuminance) of outside light (actually, the light emission intensity of the backlight 25 can be changed). Yes. That is, the liquid crystal display device 1 of the present embodiment has a light control function, for example.

有効表示領域部2は、表示画素を形成する表示回路210を含む複数の表示セル21がマトリクス状に配列されている。有効表示領域部2は、表示画面を形成する。
そして、有効表示領域部2に隣接(近接)して光検出部3が配置されている。
なお、光検出部3は、有効表示領域部2外部(表示領域部の有効領域外の非表示領域部)に隣接して形成する代わりに、有効表示領域部2と一体的に形成することも可能である。
In the effective display area portion 2, a plurality of display cells 21 including display circuits 210 that form display pixels are arranged in a matrix. The effective display area 2 forms a display screen.
The light detection unit 3 is disposed adjacent to (in close proximity to) the effective display region unit 2.
The light detector 3 may be formed integrally with the effective display area 2 instead of being formed adjacent to the outside of the effective display area 2 (non-display area outside the effective area of the display area). Is possible.

光検出部3は、図3に示すように、第1の光センサ部31、第2の光センサ部32、リセット用スイッチ33、コンパレータ34、およびキャパシタC31を有する。   As shown in FIG. 3, the light detection unit 3 includes a first light sensor unit 31, a second light sensor unit 32, a reset switch 33, a comparator 34, and a capacitor C31.

第1の光センサ部31は、受光素子(フォトセンサ、光センサ)311を含み、有効表示領域部2における外光の強度を検出する。
第2の光センサ部32は、受光素子321を含み、この受光素子321への光路に後で説明するような、配線と同じ金属(たとえばAl)に形成される遮光膜CTL321が配置され、外部からの光を十分に遮蔽するように構成されている。
なお、遮光膜は、配線層に限定されず、画素電極の金属層や他のTFT基板側にある遮光性のある膜により形成することが可能である。
The first optical sensor unit 31 includes a light receiving element (photosensor, optical sensor) 311 and detects the intensity of external light in the effective display region unit 2.
The second optical sensor unit 32 includes a light receiving element 321, and a light shielding film CTL 321 formed on the same metal (for example, Al) as wiring is disposed on the optical path to the light receiving element 321. It is configured to sufficiently shield the light from.
Note that the light-shielding film is not limited to the wiring layer, and can be formed of a light-shielding film on the metal layer of the pixel electrode or another TFT substrate side.

なお、第1の光センサ部31および第2の光センサ部32は、たとえば遮光物体(たとえばユーザの指)が上部にかざされず、かつ、外光を受光してその外光レベルを検出可能な領域に配置される。   The first optical sensor unit 31 and the second optical sensor unit 32 can detect the external light level by receiving external light, for example, without a light-shielding object (for example, a user's finger) held over the upper part. It is arranged in the area.

図3の光検出部3においては、第1の光センサ部31の光センサ311と第2の光センサ部32の遮光側センサ321とが、電源電位VDDと基準電位VSS(たとえば接地電位GND)との間に、直近で(近接させて)直列に接続されている。
そして、光検出部3は、第1の光センサ部31の光センサ311の検出電流成分から第2の光センサ部32の遮光側センサ321の検出電流成分(たとえば暗電流成分)を取り除いた信号を、コンパレータ34を用いて参照電圧との比較結果し外光強度信号を得る。光検出部3は、この得られた信号を、検出信号S3として信号処理回路6に出力する。
光検出部3による検出信号S3は、光センサ311が検出した赤外域の検出成分が除去されている。
このように、光検出部3は、第1の光センサ部の検出信号と第2の光センサ部の検出信号との差分処理を行う信号処理部としての機能を有している。
In the light detection unit 3 of FIG. 3, the light sensor 311 of the first light sensor unit 31 and the light-shielding side sensor 321 of the second light sensor unit 32 are connected to the power supply potential VDD and the reference potential VSS (for example, the ground potential GND). Are connected in series in the immediate vicinity (close to each other).
Then, the light detection unit 3 is a signal obtained by removing the detection current component (for example, dark current component) of the light shielding side sensor 321 of the second photosensor unit 32 from the detection current component of the photosensor 311 of the first photosensor unit 31. Is compared with a reference voltage using the comparator 34 to obtain an external light intensity signal. The light detection unit 3 outputs the obtained signal to the signal processing circuit 6 as a detection signal S3.
In the detection signal S3 from the light detection unit 3, the detection component in the infrared region detected by the optical sensor 311 is removed.
Thus, the light detection unit 3 has a function as a signal processing unit that performs a difference process between the detection signal of the first optical sensor unit and the detection signal of the second optical sensor unit.

そして、信号処理回路6は、たとえば光検出部3による検出信号S3に応じて、有効表示領域部2に与える光量を制御する。
本実施形態においては、信号処理回路6は、光検出部3の検出信号S3の出力レベルに応じて、制御信号CTLにより、有効表示領域部(画面表示部)2の表面輝度を変化させる。
And the signal processing circuit 6 controls the light quantity given to the effective display area | region part 2 according to detection signal S3 by the photon detection part 3, for example.
In the present embodiment, the signal processing circuit 6 changes the surface luminance of the effective display area part (screen display part) 2 by the control signal CTL according to the output level of the detection signal S3 of the light detection part 3.

有効表示領域部2の説明に戻る。
たとえば、有効表示領域部2の所定領域において、図2中の左から、色の三原色に対応したR色の表示セル21R、G色の表示セル21G、B色の表示セル21Bが配列され、たとえば図示しない遮光マスク(ブラックマスク)を介して、あるいはブラックマスクを介さずにこの配列が繰り返される。
Returning to the description of the effective display area 2.
For example, in a predetermined area of the effective display area 2, an R display cell 21R, a G display cell 21G, and a B display cell 21B corresponding to the three primary colors are arranged from the left in FIG. This arrangement is repeated through a light shielding mask (black mask) (not shown) or without a black mask.

また、有効表示領域部2においては、図2(B)に示すように、R色の表示セル21Rの配置領域にはR色フィルタFLT−R、G色の表示セル21Gの配置領域にはG色フィルタFLT−G、B色の表示セル21Bの配置領域にはB色フィルタFLT−Bが形成されている。   In the effective display area 2, as shown in FIG. 2B, the R color filter FLT-R is arranged in the arrangement area of the R display cell 21R, and the G arrangement is arranged in the arrangement area of the G display cell 21G. A B color filter FLT-B is formed in the arrangement region of the color filter FLT-G and the B color display cell 21B.

有効表示領域部2においては、図2(C)に示すように、たとえばガラスにより形成されたTFT基板(第1透明基板)22と対向基板(第2透明基板)23との間に液晶層24が封入されて形成されている。また、たとえばTFT基板22の底面221側にバックライト25が配置されている。
また、TFT基板22の基面222側には各表示セル21の表示回路210が形成されている。
一方、対向基板23の基面231には各種フィルタFLT−R,FLT−G,FLT−Bが形成されている。
In the effective display area 2, as shown in FIG. 2C, a liquid crystal layer 24 is interposed between a TFT substrate (first transparent substrate) 22 and a counter substrate (second transparent substrate) 23 formed of glass, for example. Is enclosed and formed. Further, for example, a backlight 25 is disposed on the bottom surface 221 side of the TFT substrate 22.
The display circuit 210 of each display cell 21 is formed on the base surface 222 side of the TFT substrate 22.
On the other hand, various filters FLT-R, FLT-G, and FLT-B are formed on the base surface 231 of the counter substrate 23.

各表示セル21における表示回路210は、図2(A)に示すように、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(TFT;thin film transistor)211を有する。
表示回路210は、TFT211のドレイン電極(またはソース電極)に画素電極が接続された液晶セル(LC)212と、TFT211のドレイン電極に一方の電極が接続された保持容量(Cs)213とにより構成されている。
As shown in FIG. 2A, the display circuit 210 in each display cell 21 includes a thin film transistor (TFT) 211 as a switching element.
The display circuit 210 includes a liquid crystal cell (LC) 212 in which a pixel electrode is connected to the drain electrode (or source electrode) of the TFT 211, and a storage capacitor (Cs) 213 in which one electrode is connected to the drain electrode of the TFT 211. Has been.

これら表示セル21の各々に対して、走査線(ゲート線)7−1〜7−mが各行ごとにその画素配列方向に沿って配線され、表示信号線8−1〜8−nが列ごとにその画素配列方向に沿って配線されている。
そして、各表示セル21のTFT211のゲート電極は、各行単位で同一の走査線(ゲート線)7−1〜7−mにそれぞれ接続されている。また、各表示セル21のTFT211のソース電極(または、ドレイン電極)は、各列単位で同一の表示信号線8−1〜8−nに各々接続されている。
For each of these display cells 21, scanning lines (gate lines) 7-1 to 7-m are wired along the pixel arrangement direction for each row, and display signal lines 8-1 to 8-n are arranged for each column. Are wired along the pixel array direction.
The gate electrode of the TFT 211 of each display cell 21 is connected to the same scanning line (gate line) 7-1 to 7-m in each row unit. Further, the source electrode (or drain electrode) of the TFT 211 of each display cell 21 is connected to the same display signal line 8-1 to 8-n for each column.

図2(A)の構成においては、走査線7−1〜7−mは垂直駆動回路4に接続されて、この垂直駆動回路4により駆動される。
また、表示セル21に対応した配線された表示信号線8−1〜8−nは水平駆動回路5に接続され、この水平駆動回路5により駆動される。
In the configuration of FIG. 2A, the scanning lines 7-1 to 7-m are connected to and driven by the vertical drive circuit 4.
Further, the wired display signal lines 8-1 to 8-n corresponding to the display cells 21 are connected to the horizontal drive circuit 5 and driven by the horizontal drive circuit 5.

さらに、一般的な液晶表示装置においては、画素保持容量配線(Cs)9−1〜9−mが独立に配線され、この画素保持容量配線9−1〜9−mと接続電極との間に保持容量213が形成されている。
そして、各画素部20の表示セル21の液晶セル212の対向電極および/または保持容量213の他方の電極には、コモン配線(共通配線)を通してたとえば所定の直流電圧がコモン電圧VCOMとして与えられる。
あるいは、各表示セル21の液晶セル212の対向電極および保持容量213の他方の電極には、たとえば1水平走査期間(1H)毎に極性が反転するコモン電圧VCOMが与えられる。
Further, in a general liquid crystal display device, pixel storage capacitor lines (Cs) 9-1 to 9-m are independently wired, and between the pixel storage capacitor lines 9-1 to 9-m and connection electrodes. A storage capacitor 213 is formed.
For example, a predetermined DC voltage is applied as a common voltage VCOM to the counter electrode of the liquid crystal cell 212 of the display cell 21 of each pixel unit 20 and / or the other electrode of the storage capacitor 213 through a common wiring (common wiring).
Alternatively, a common voltage VCOM whose polarity is inverted every horizontal scanning period (1H) is applied to the counter electrode of the liquid crystal cell 212 of each display cell 21 and the other electrode of the storage capacitor 213, for example.

垂直駆動回路4は、図示しないクロックジェネレータにより生成された垂直スタート信号VST、垂直クロックVCK、イネーブル信号ENBを受けて、1フィールド期間ごとに垂直方向(行方向)に走査する。そして、垂直駆動回路4は、走査線7−1〜7−mに接続された各表示セル21を行単位で順次選択する処理を行う。
すなわち、垂直駆動回路4から走査線7−1に対して走査パルスSP1が与えられたときには第1行目の各列の画素が選択され、走査線7−2に対して走査パルスSP2が与えられたときには第2行目の各列の画素が選択される。以下同様にして、走査線7−3,…,7−mに対して走査パルスSP3,…,SPmが順に与えられる。
The vertical drive circuit 4 receives a vertical start signal VST, a vertical clock VCK, and an enable signal ENB generated by a clock generator (not shown) and scans in the vertical direction (row direction) every field period. Then, the vertical drive circuit 4 performs a process of sequentially selecting each display cell 21 connected to the scanning lines 7-1 to 7-m in units of rows.
That is, when the scanning pulse SP1 is applied to the scanning line 7-1 from the vertical drive circuit 4, the pixels in each column of the first row are selected, and the scanning pulse SP2 is applied to the scanning line 7-2. In this case, the pixels in each column of the second row are selected. Similarly, scanning pulses SP3,..., SPm are sequentially applied to the scanning lines 7-3,.

水平駆動回路5は、図示しないクロックジェネレータにより生成された水平走査の開始を指令する水平スタートパルスHST、水平走査の基準となる互いに逆相の水平クロックHCKを受けてサンプリングパルスを生成する。
入力される画像データR(赤)、G(緑)、B(青)を、生成したサンプリングパルスに応答して順次サンプリングして、各表示セル21に書き込むベきデータ信号として各表示信号線8−1〜8−nに供給する。
The horizontal driving circuit 5 generates a sampling pulse in response to a horizontal start pulse HST for instructing the start of horizontal scanning generated by a clock generator (not shown) and a horizontal clock HCK having mutually opposite phases as a reference for horizontal scanning.
The input image data R (red), G (green), and B (blue) are sequentially sampled in response to the generated sampling pulse, and each display signal line 8 serves as a data signal to be written to each display cell 21. -1 to 8-n.

以下に、光検出部3における第1の光センサ部31および第2の光センサ部32の構成についてさらに詳細に説明する。   Below, the structure of the 1st optical sensor part 31 in the optical detection part 3 and the 2nd optical sensor part 32 is demonstrated in detail.

図4は、第1の光センサ部および第2の光センサ部のフォトセンサ(受光素子)をTFTにより形成した構造例を示す断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structural example in which photosensors (light receiving elements) of the first optical sensor unit and the second optical sensor unit are formed by TFTs.

TFT基板22(透明絶縁基板、たとえばガラス基板)上にゲート絶縁膜331で覆われたゲート電極332が形成されている。ゲート電極は、たとえばモリブデン(Mo)、タンタル(Ta)などの金属または合金をスパッタリングなどの方法で成膜して形成される。
ゲート絶縁膜331上に半導体膜(I層、チャネル形成領域)333、並びに半導体膜333を挟んで一対のn拡散層334、335(ソース、ドレイン領域)が形成されている。
さらに、ゲート絶縁膜331、半導体層(チャネル形成領域)333、n拡散層334,335(ソース、ドレイン領域)を覆うように層間絶縁膜336が形成されている。層間絶縁膜336は、たとえばSiN、SiO等により形成される。
一方のn拡散層334には、層間絶縁膜336に形成されたコンタクトホール337aを介してソース電極338が接続され、他方のn拡散層335には、層間絶縁膜336に形成されたコンタクトホール337bを介してドレイン電極339が接続される。
ソース電極338およびドレイン電極339は、たとえばアルミニウム(Al)をパターニングしたものである。
層間絶縁膜336、ソース電極338、ドレイン電極339上に平坦化膜340が形成されている。
そして、たとえば表示領域部の有効表示領域あるいは、非表示領域に配置される場合には、この平坦化膜349上に液晶層24が形成される。
A gate electrode 332 covered with a gate insulating film 331 is formed on the TFT substrate 22 (transparent insulating substrate such as a glass substrate). The gate electrode is formed, for example, by depositing a metal or alloy such as molybdenum (Mo) or tantalum (Ta) by a method such as sputtering.
A semiconductor film (I layer, channel formation region) 333 and a pair of n + diffusion layers 334 and 335 (source and drain regions) are formed on the gate insulating film 331 with the semiconductor film 333 interposed therebetween.
Further, an interlayer insulating film 336 is formed so as to cover the gate insulating film 331, the semiconductor layer (channel formation region) 333, and the n + diffusion layers 334 and 335 (source and drain regions). The interlayer insulating film 336 is formed of, for example, SiN, SiO 2 or the like.
A source electrode 338 is connected to one n + diffusion layer 334 via a contact hole 337 a formed in the interlayer insulating film 336, and a contact formed in the interlayer insulating film 336 is connected to the other n + diffusion layer 335. A drain electrode 339 is connected through the hole 337b.
The source electrode 338 and the drain electrode 339 are formed by patterning, for example, aluminum (Al).
A planarization film 340 is formed over the interlayer insulating film 336, the source electrode 338, and the drain electrode 339.
For example, in the case where it is arranged in the effective display area or the non-display area of the display area portion, the liquid crystal layer 24 is formed on the planarizing film 349.

そして、本実施形態においては、たとえば図4に示すように、第2の光センサ部32の外部光の入射光路に、受光部であるI層333の上部に配線に用いているAlからなる遮光膜350が形成され、外部からの迷光を遮光するように構成される。
参考のために図5に第2の光センサ部32の平面図を示す。
In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 4, the incident light path of the external light of the second photosensor unit 32 is shielded from Al used for wiring on the I layer 333 that is the light receiving unit. A film 350 is formed and configured to shield stray light from the outside.
For reference, a plan view of the second photosensor unit 32 is shown in FIG.

以下に、本実施形態に係る配線と同層による遮光膜を有する第2の光センサ部の形成方法を図6(A)〜(G)および図7(H)〜(K)に関連付けて説明する。   Hereinafter, a method for forming the second photosensor portion having the light shielding film in the same layer as the wiring according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 (A) to (G) and FIGS. 7 (H) to (K). To do.

図6(A)および(B)に示すように、ガラス基板22上にゲート電極401を形成し、その上部にゲート絶縁膜402をCVD装置によって成膜する。ゲート絶縁膜402は積層構造を有し、ガラス基板22側からSiN、SiO膜である。
次に、図6(D)に示すように、ゲート絶縁膜402上にはアモルファスシリコン403を成膜した後にエキシマレーザーを照射し(レーザーアニール)、シリコン膜を多結晶化する。
次に、トランジスタの閾値制御のために多結晶シリコン膜にイオン注入機によって不純物を注入する。そして、図6(E)に示すように、多結晶シリコン膜404の上部にはCVD装置によってSiO膜405を成膜する。
その後フォトリソグラフィー技術によりSiO膜上にレジストをパターニングし、図6(F)に示すように、イオン注入機によってアノード・カソードを形成する。
その後、レジストを剥離した後基板をアニール炉に入れ不純物を活性化する。
次に、図6(G)に示すように、再びレジストパターンを形成しドライエッチャーによって多結晶シリコン膜とSiOをパターニングする。
次に、図7(H)に示すように、CVD装置によって層間絶縁膜406であるSiO、SiN、SiO膜を成膜し、アニール炉にて多結晶シリコン中のダングリングボンドを水素によって終端化させる。
次に、図7(I)に示すように、フォトリソグラフィーによりレジストをパターニングし、エッチングによりソース、ドレイン部の多結晶シリコンとゲート電極に対しコンタクトホール407を形成する。
その後、図7(J)に示すように、信号配線となるAl408を成膜し、図7(K)に示すように、フォトリソグラフィーとエッチングによってパターニングする。
As shown in FIGS. 6A and 6B, a gate electrode 401 is formed on a glass substrate 22, and a gate insulating film 402 is formed thereon by a CVD apparatus. The gate insulating film 402 has a laminated structure and is a SiN or SiO 2 film from the glass substrate 22 side.
Next, as shown in FIG. 6D, an amorphous silicon 403 is formed on the gate insulating film 402 and then irradiated with an excimer laser (laser annealing) to polycrystallize the silicon film.
Next, impurities are implanted into the polycrystalline silicon film by an ion implanter in order to control the threshold value of the transistor. Then, as shown in FIG. 6 (E), the upper part of the polycrystalline silicon film 404 for forming the SiO 2 film 405 by the CVD apparatus.
Thereafter, a resist is patterned on the SiO 2 film by photolithography, and anodes and cathodes are formed by an ion implanter as shown in FIG.
Thereafter, after removing the resist, the substrate is placed in an annealing furnace to activate the impurities.
Next, as shown in FIG. 6G, a resist pattern is formed again, and the polycrystalline silicon film and SiO 2 are patterned by a dry etcher.
Next, as shown in FIG. 7H, a SiO 2 , SiN, and SiO 2 film, which is an interlayer insulating film 406, is formed by a CVD apparatus, and dangling bonds in the polycrystalline silicon are formed by hydrogen in an annealing furnace. Terminate.
Next, as shown in FIG. 7I, a resist is patterned by photolithography, and contact holes 407 are formed in the source and drain portions of polycrystalline silicon and gate electrodes by etching.
After that, as shown in FIG. 7 (J), an Al 408 to be a signal wiring is formed and patterned by photolithography and etching as shown in FIG. 7 (K).

なお、以上の説明では、光センサ部の受光素子をTFTで形成した例を示したが、TFTに限らず、図8(A)および(B)に示すような構造を有するPINダイオードにより形成することも可能である。
なお、理解を容易にするために、図4および図5と同様の構成部分には、同一符号をもって表している。
異なる部分は、n拡散層334の代わりにp拡散層341ソース電極に代わりにアノード電極342が形成され、ドレイン電極の代わりにカソード電極344が形成されている点である。
In the above description, an example in which the light receiving element of the optical sensor unit is formed by a TFT is shown. However, the light receiving element is not limited to a TFT, and is formed by a PIN diode having a structure as shown in FIGS. It is also possible.
For ease of understanding, the same components as those in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals.
The difference is that an anode electrode 342 is formed instead of the p + diffusion layer 341 instead of the n + diffusion layer 334, and a cathode electrode 344 is formed instead of the drain electrode.

以上の構成を有する光検出部3においては、第1の光センサ部31の光センサ311と第2の光センサ部32の遮光側センサ321とが、電源電位VDDと基準電位VSS(たとえば接地電位GND)との間に、直近で(近接させて)直列に接続されている。
光検出部3においては、有効表示領域部2に照射される外光が第1の光センサ部31の光センサ311で受光される。
そして、光検出部3は、第1の光センサ部31の光センサ311の検出電流成分から第2の光センサ部32の遮光側センサ321の検出電流成分である暗電流成分が取り除かれた信号が、コンパレータ34を用いて参照電圧と比較される。その比較結果が、外光強度信号として得られ、検出信号S3として信号処理回路6に出力される。
光検出部3による検出信号S3は、光センサ311が検出した赤外域の検出成分が除去されている。
そして、信号処理回路6は、光検出部3の検出信号S3の出力レベルに応じて、制御信号CTLにより、有効表示領域部(画面表示部)2の表面輝度を変化させる。
たとえば、バックライト25による表示光のレベルを制御する。
In the light detection section 3 having the above configuration, the light sensor 311 of the first light sensor section 31 and the light-shielding side sensor 321 of the second light sensor section 32 are connected to the power supply potential VDD and the reference potential VSS (for example, ground potential). GND) is connected in series (closely) in series.
In the light detection unit 3, external light applied to the effective display region unit 2 is received by the photosensor 311 of the first photosensor unit 31.
The light detection unit 3 is a signal obtained by removing the dark current component, which is the detection current component of the light shielding side sensor 321 of the second photosensor unit 32, from the detection current component of the photosensor 311 of the first photosensor unit 31. Is compared with the reference voltage using the comparator 34. The comparison result is obtained as an external light intensity signal and is output to the signal processing circuit 6 as a detection signal S3.
In the detection signal S3 from the light detection unit 3, the detection component in the infrared region detected by the optical sensor 311 is removed.
Then, the signal processing circuit 6 changes the surface luminance of the effective display area part (screen display part) 2 by the control signal CTL according to the output level of the detection signal S3 of the light detection part 3.
For example, the level of display light from the backlight 25 is controlled.

なお、光検出部3は、有効表示領域部2外部(表示領域部の有効領域外の非表示領域部)に隣接して形成する代わりに、図9に示すように、有効表示領域部2と一体的に形成することも可能である。
その他の構成および機能は、基本的に前述した実施形態と同様であることから、その詳細な説明は省略する。
Instead of forming the light detection unit 3 adjacent to the outside of the effective display region unit 2 (the non-display region unit outside the effective region of the display region unit), as shown in FIG. It is also possible to form it integrally.
Since other configurations and functions are basically the same as those of the above-described embodiment, detailed description thereof will be omitted.

また、以上の説明では、外光の強度(照度)に応じて有効表示領域部2,2A,2Bの表面輝度を変更可能(実際にはバックライト25の発光強度を変更可能)な調光機能を有する液晶表示装置について説明した。
本発明は調光機能に限定されず、図10に示すような、バックライトの反射光の検出システム等にも適用可能である。
In the above description, the dimming function capable of changing the surface brightness of the effective display area portions 2, 2 </ b> A, 2 </ b> B according to the intensity (illuminance) of outside light (actually, the emission intensity of the backlight 25 can be changed) A liquid crystal display device having the above has been described.
The present invention is not limited to the dimming function, and can also be applied to a backlight reflected light detection system as shown in FIG.

以上説明したように、本実施形態によれば、光検出部3は、受光素子311を含み表示領域における外光の強度を検出する第1の光センサ部31と、受光素子321への光路に遮光膜CTL321が配置された第2の光センサ部32と、を有する。
そして、第1の光センサ部31の出力から第2の光センサ部32の検出した少なくとも暗電流成分に相当する成分を取り除く機能を有し、遮光膜CTL321は、信号配線と同じ層により形成されていることから、以下の効果を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the light detection unit 3 includes the light receiving element 311 and detects the intensity of external light in the display area, and the light path to the light receiving element 321. A second optical sensor unit 32 on which a light shielding film CTL321 is disposed.
The light shielding film CTL321 is formed of the same layer as the signal wiring, and has a function of removing at least a component corresponding to the dark current component detected by the second photosensor unit 32 from the output of the first photosensor unit 31. Therefore, the following effects can be obtained.

すなわち、本実施形態によれば、参照用第2の光センサ部32の受光素子への外部からの光を十分に遮蔽することができ、ノイズによる影響を小さくでき、受光システムのSN比を向上することができる。
また、電源投入時のキャリブレーション動作を要することなく、ノイズによる影響を小さくでき、受光システムのSN比を向上することが可能となる。
That is, according to the present embodiment, the light from the outside to the light receiving element of the second reference optical sensor unit 32 can be sufficiently shielded, the influence of noise can be reduced, and the SN ratio of the light receiving system is improved. can do.
In addition, the influence of noise can be reduced without requiring a calibration operation when the power is turned on, and the SN ratio of the light receiving system can be improved.

上記バックライトを用いたシステム、もしくは外光の撮像システムにおいて、受光素子(フォトセンサ)および画素回路のオフセットノイズを除去できるため、高SN比化を実現できる。
上記バックライト光を用いたシステム、もしくは外光の撮像システムにおいて、ディスプレイからの干渉ノイズを除去できるため、高SN比化を実現できる。
上記ノイズをリアルタイムでキャンセルできるため、温度特性、時間変動に強い高信頼性システムを実現できる。
上記と同一の理由により、電源投入時のキャリブレーション動作が不要になる。
In the system using the backlight or the external light imaging system, the offset noise of the light receiving element (photo sensor) and the pixel circuit can be removed, so that a high SN ratio can be realized.
Since the interference noise from the display can be removed in the system using the backlight or the external light imaging system, a high SN ratio can be realized.
Since the above noise can be canceled in real time, a highly reliable system that is resistant to temperature characteristics and time fluctuations can be realized.
For the same reason as described above, the calibration operation at the time of turning on the power becomes unnecessary.

なお、複数画素に対して、一つの受光素子を配置する構成でも構わないし、受光素子はRGBそれぞれに対し一つずつが配置されていても構わないし、一画素に対して受光素子が一つ配置されていても構わない。
本発明を適用する場合の表示装置内の受光素子配置は特に言及しないものとする。このように、本発明を受光素子内蔵の表示装置に適用することにより、ノイズの影響の少ない受光信号を後処理で用いることが可能となる。また、表示側信号の撮像側信号への混入を防ぎつつ、受光(撮像)を行うことが可能となる。
It should be noted that one light receiving element may be arranged for a plurality of pixels, one light receiving element may be arranged for each of RGB, and one light receiving element is arranged for one pixel. It does not matter.
The arrangement of the light receiving elements in the display device when the present invention is applied is not particularly mentioned. In this way, by applying the present invention to a display device with a built-in light receiving element, it is possible to use a light receiving signal with little influence of noise in post-processing. Further, light reception (imaging) can be performed while preventing the display-side signal from being mixed into the imaging-side signal.

本実施形態に係る表示装置は、図11に示すようにフラット型のモジュール形状のものを含む。
たとえば絶縁性の基板22上に、液晶素子、薄膜トランジスタ、薄膜容量、受光素子等からなる画素をマトリックス状に集積形成した画素アレイ部を設ける。この画素アレイ部(画素マトリックス部)を囲むように接着剤を配し、ガラス等の対向基板を貼り付けて表示モジュールとする。
この透明な対向基板23には必要に応じて、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等を設けてもよい。表示モジュールには、外部から画素アレイ部への信号等を入出力するためのコネクタCNTとしてたとえばFPC(フレキシブルプリントサーキット)を設けてもよい。
The display device according to the present embodiment includes a flat module-shaped display as shown in FIG.
For example, a pixel array portion in which pixels made up of a liquid crystal element, a thin film transistor, a thin film capacitor, a light receiving element, and the like are integrated and formed in a matrix on an insulating substrate 22 is provided. An adhesive is disposed so as to surround the pixel array portion (pixel matrix portion), and a counter substrate such as glass is attached to form a display module.
The transparent counter substrate 23 may be provided with a color filter, a protective film, a light shielding film, and the like as necessary. In the display module, for example, an FPC (flexible printed circuit) may be provided as a connector CNT for inputting / outputting a signal to / from the pixel array unit from the outside.

以上説明した本実施形態に係る表示装置は、図12〜図16に示す様々な電子機器、たとえば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなどに適用可能である。これら電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
以下に、本実施形態が適用される電子機器の一例について説明する。
The display device according to the present embodiment described above can be applied to various electronic devices shown in FIGS. 12 to 16, for example, a digital camera, a notebook personal computer, a mobile terminal device such as a mobile phone, and a video camera. . The present invention can be applied to display devices of electronic devices in various fields that display video signals input to these electronic devices or video signals generated in the electronic devices as images or videos.
Below, an example of the electronic device to which this embodiment is applied is demonstrated.

図12は、本実施形態が適用されるテレビジョンを示す斜視図である。
本適用例に係るテレビジョン500は、フロントパネル520やフィルタガラス530等から構成される映像表示画面部510を含み、その映像表示画面部510として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
FIG. 12 is a perspective view showing a television to which the present embodiment is applied.
The television 500 according to this application example includes a video display screen unit 510 including a front panel 520, a filter glass 530, and the like, and is manufactured by using the display device according to the present embodiment as the video display screen unit 510. The

図13は、本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、図13(A)は表側から見た斜視図、図13(B)は裏側から見た斜視図である。
本適用例に係るデジタルカメラ500Aは、フラッシュ用の発光部511、表示部512、メニュースイッチ513、シャッターボタン514等を含み、その表示部512として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
FIG. 13 is a perspective view showing a digital camera to which the present embodiment is applied. FIG. 13A is a perspective view seen from the front side, and FIG. 13B is a perspective view seen from the back side.
The digital camera 500A according to this application example includes a flash light emitting unit 511, a display unit 512, a menu switch 513, a shutter button 514, and the like, and is manufactured by using the display device according to this embodiment as the display unit 512. The

図14は、本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータ500Bは、本体521に、文字等を入力するとき操作されるキーボード522、画像を表示する表示部523等を含み、その表示部523として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
FIG. 14 is a perspective view showing a notebook personal computer to which the present embodiment is applied.
A notebook personal computer 500B according to this application example includes a main body 521 including a keyboard 522 operated when inputting characters and the like, a display unit 523 for displaying an image, and the like. It is produced by using an apparatus.

図15は、本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。
本適用例に係るビデオカメラ500Cは、本体部531、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ532、撮影時のスタート/ストップスイッチ533、表示部534等を含み、その表示部534として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
FIG. 15 is a perspective view showing a video camera to which the present embodiment is applied.
A video camera 500C according to this application example includes a main body portion 531, a subject photographing lens 532, a start / stop switch 533 at the time of photographing, a display portion 534, and the like on the side facing forward. It is manufactured by using the display device according to the embodiment.

図16は、本実施形態が適用される携帯端末装置、たとえば携帯電話機を示す図であり、図16(A)は開いた状態での正面図、図16(B)はその側面図、図16(C)は閉じた状態での正面図、図16(D)は左側面図、図16(E)は右側面図、図16(F)は上面図、図16(G)は下面図である。
本適用例に係る携帯電話機500Dは、上側筐体541、下側筐体542、連結部(ここではヒンジ部)543、ディスプレイ544、サブディスプレイ545、ピクチャーライト546、カメラ547等を含む。携帯電話機500Dは、そのディスプレイ544やサブディスプレイ545として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
FIG. 16 is a view showing a mobile terminal device to which the present embodiment is applied, for example, a mobile phone. FIG. 16 (A) is a front view in an opened state, FIG. 16 (B) is a side view thereof, FIG. 16C is a front view in a closed state, FIG. 16D is a left side view, FIG. 16E is a right side view, FIG. 16F is a top view, and FIG. is there.
A cellular phone 500D according to this application example includes an upper housing 541, a lower housing 542, a connecting portion (here, a hinge portion) 543, a display 544, a sub display 545, a picture light 546, a camera 547, and the like. The cellular phone 500 </ b> D is manufactured by using the display device according to the present embodiment as the display 544 and the sub display 545.

また、本実施形態に係る表示装置は、以下のような表示撮像装置に適用可能である。また、この表示撮像装置は、先に説明した各種電子機器に適用可能である。   In addition, the display device according to the present embodiment can be applied to the following display imaging device. In addition, the display imaging device can be applied to the various electronic devices described above.

図17は、表示撮像装置の全体構成を示す図である。
この表示撮像装置1000は、I/Oディスプレイパネル2000と、バックライト1500と、表示用ドライブ回路1200と、受光ドライブ回路1300と、画像処理部1400と、アプリケーションプログラム実行部1100とを有している。
FIG. 17 is a diagram illustrating an overall configuration of the display imaging apparatus.
The display imaging apparatus 1000 includes an I / O display panel 2000, a backlight 1500, a display drive circuit 1200, a light receiving drive circuit 1300, an image processing unit 1400, and an application program execution unit 1100. .

I/Oディスプレイパネル2000は、複数の画素が全面にわたってマトリクス状に配置された液晶パネル(LCD(Liquid Crystal Display))を有し、線順次動作をしながら表示データに基づく所定の図形や文字などの画像を表示する機能(表示機能)を含む。I/Oディスプレイパネル2000は、後述するようにこのI/Oディスプレイ2000に接触または近接する物体を撮像する機能(撮像機能)を有する。
また、バックライト1500は、たとえば複数の発光ダイオードが配置されてなるI/Oディスプレイパネル2000の光源である。バックライト1500は、後述するようにI/Oディスプレイ2000の動作タイミングに同期した所定のタイミングで、高速にオン・オフ動作を行うようになっている。
The I / O display panel 2000 has a liquid crystal panel (LCD (Liquid Crystal Display)) in which a plurality of pixels are arranged in a matrix over the entire surface, and predetermined graphics and characters based on display data while performing line sequential operation. This includes a function (display function) for displaying the images. The I / O display panel 2000 has a function (imaging function) for imaging an object in contact with or close to the I / O display 2000 as described later.
The backlight 1500 is a light source of the I / O display panel 2000 in which a plurality of light emitting diodes are arranged, for example. The backlight 1500 performs an on / off operation at a high speed at a predetermined timing synchronized with the operation timing of the I / O display 2000 as described later.

表示用ドライブ回路1200は、I/Oディスプレイパネル2000において表示データに基づく画像が表示されるように(表示動作を行うように)、このI/Oディスプレイパネル2000の駆動を行う(線順次動作の駆動を行う)回路である。   The display drive circuit 1200 drives the I / O display panel 2000 so that an image based on the display data is displayed on the I / O display panel 2000 (so as to perform a display operation) (line-sequential operation). Drive circuit).

受光ドライブ回路1300は、I/Oディスプレイパネル2000において受光データが得られるように(物体を撮像するように)、このI/Oディスプレイパネル2000の駆動を行う(線順次動作の駆動を行う)回路である。なお、各画素での受光データは、たとえばフレーム単位でフレームメモリ1300Aに蓄積され、撮像画像として画像処理部14へ出力される。   The light receiving drive circuit 1300 is a circuit that drives the I / O display panel 2000 (drives line-sequential operation) so that light reception data can be obtained in the I / O display panel 2000 (so as to image an object). It is. The light reception data at each pixel is accumulated in the frame memory 1300A, for example, in units of frames, and is output to the image processing unit 14 as a captured image.

画像処理部1400は、受光ドライブ回路1300から出力される撮像画像に基づいて所定の画像処理(演算処理)を行う。画像処理部1400は、I/Oディスプレイ2000に接触または近接する物体に関する情報(位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど)を検出し、取得するものである。なお、この検知する処理の詳細については後述する。   The image processing unit 1400 performs predetermined image processing (calculation processing) based on the captured image output from the light receiving drive circuit 1300. The image processing unit 1400 detects and acquires information related to an object in contact with or close to the I / O display 2000 (position coordinate data, data related to the shape and size of the object, etc.). The details of the detection process will be described later.

アプリケーションプログラム実行部1100は、画像処理部1400による検知結果に基づいて所定のアプリケーションソフトに応じた処理を実行する。この場合、たとえば検知した物体の位置座標を表示データに含むようにし、I/Oディスプレイパネル2000上に表示させるものなどが挙げられる。
なお、このアプリケーションプログラム実行部1100で生成される表示データは表示用ドライブ回路1200へ供給される。
The application program execution unit 1100 executes processing according to predetermined application software based on the detection result by the image processing unit 1400. In this case, for example, the display data includes the position coordinates of the detected object and displayed on the I / O display panel 2000.
The display data generated by the application program execution unit 1100 is supplied to the display drive circuit 1200.

次に、図18を参照してI/Oディスプレイパネル2000の詳細構成例について説明する。このI/Oディスプレイパネル2000は、表示エリア(センサエリア)2100と、表示用Hドライバ2200と、表示用Vドライバ2300と、センサ読み出し用Hドライバ2500と、センサ用Vドライバ2400とを有している。   Next, a detailed configuration example of the I / O display panel 2000 will be described with reference to FIG. The I / O display panel 2000 includes a display area (sensor area) 2100, a display H driver 2200, a display V driver 2300, a sensor readout H driver 2500, and a sensor V driver 2400. Yes.

表示エリア(センサエリア)2100は、バックライト1500からの光を変調して表示光を出射すると共にこのエリアに接触または近接する物体を撮像する領域である。そして、発光素子(表示素子)である液晶素子と後述する受光素子(撮像素子)とがそれぞれマトリクス状に配置されている。   The display area (sensor area) 2100 is an area that modulates light from the backlight 1500 to emit display light and images an object that is in contact with or close to this area. A liquid crystal element that is a light emitting element (display element) and a light receiving element (imaging element) to be described later are arranged in a matrix.

表示用Hドライバ2200は、表示用ドライブ回路1200から供給される表示駆動用の表示信号および制御クロックに基づいて、表示用Vドライバ2300と共に表示エリア2100内の各画素の液晶素子を線順次駆動するものである。   The display H driver 2200 line-sequentially drives the liquid crystal elements of each pixel in the display area 2100 together with the display V driver 2300 based on the display drive display signal and the control clock supplied from the display drive circuit 1200. Is.

センサ読み出し用Hドライバ2500は、センサ用Vドライバ2400と共にセンサエリア2100内の各画素の受光素子を線順次駆動し、受光信号を取得するものである。   The sensor readout H driver 2500 drives the light receiving element of each pixel in the sensor area 2100 together with the sensor V driver 2400 to obtain a light reception signal.

次に、図19を参照して、表示エリア2100における各画素の詳細構成例について説明する。この図19に示した画素3100は、表示素子である液晶素子と受光素子とから構成されている。   Next, a detailed configuration example of each pixel in the display area 2100 will be described with reference to FIG. A pixel 3100 shown in FIG. 19 includes a liquid crystal element as a display element and a light receiving element.

具体的には、表示素子側には、水平方向に延在するゲート電極3100hと垂直方向に延在するドレイン電極3100iとの交点に薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)などからなるスイッチング素子3100aが配置されている。また、このスイッチング素子3100aと対向電極との間に液晶を含む画素電極3100bが配置されている。
そして、ゲート電極3100hを介して供給される駆動信号に基づいてスイッチング素子3100aがオン・オフ動作し、オン状態のときにドレイン電極3100iを介して供給される表示信号に基づき画素電極3100bに画素電圧が印加され、表示状態が設定される。
Specifically, on the display element side, a switching element 3100a made of a thin film transistor (TFT) or the like is disposed at the intersection of a gate electrode 3100h extending in the horizontal direction and a drain electrode 3100i extending in the vertical direction. Has been. Further, a pixel electrode 3100b including a liquid crystal is disposed between the switching element 3100a and the counter electrode.
Then, the switching element 3100a is turned on / off based on the drive signal supplied via the gate electrode 3100h, and the pixel voltage is applied to the pixel electrode 3100b based on the display signal supplied via the drain electrode 3100i in the on state. Is applied and the display state is set.

一方、表示素子に隣接する受光素子側には、たとえばフォトダイオードなどからなる受光用のセンサ3100cが配置され、電源電圧VDDが供給される。
また、この受光センサ3100cには、リセットスイッチ3100dとキャパシタ3100eが接続され、リセットスイッチ3100dによってリセットされながら、キャパシタ3100eにおいて受光量に対応した電荷が蓄積される。
そして、蓄積された電荷は読み出しスイッチ3100gがオンとなるタイミングで、バッファアンプ3100fを介して信号出力用電極3100jに供給され、外部へ出力される。
また、リセットスイッチ3100dのオン・オフ動作はリセット電極3100kにより供給される信号により制御され、読み出しスイッチ3100gのオン・オフ動作は、読出し制御電極3100kにより供給される信号により制御される。
On the other hand, on the light receiving element side adjacent to the display element, a light receiving sensor 3100c made of, for example, a photodiode or the like is disposed, and the power supply voltage VDD is supplied.
Further, a reset switch 3100d and a capacitor 3100e are connected to the light receiving sensor 3100c, and charges corresponding to the amount of received light are accumulated in the capacitor 3100e while being reset by the reset switch 3100d.
The accumulated charge is supplied to the signal output electrode 3100j via the buffer amplifier 3100f at the timing when the readout switch 3100g is turned on, and is output to the outside.
The on / off operation of the reset switch 3100d is controlled by a signal supplied from the reset electrode 3100k, and the on / off operation of the readout switch 3100g is controlled by a signal supplied from the readout control electrode 3100k.

次に、図20を参照して、表示エリア2100内の各画素とセンサ読み出し用Hドライバ2500との接続関係について説明する。この表示エリア2100では、赤(R)用の画素3100と、緑(G)用の画素3200と、青(B)用の画素3300とが並んで配置されている。   Next, a connection relationship between each pixel in the display area 2100 and the sensor readout H driver 2500 will be described with reference to FIG. In the display area 2100, a red (R) pixel 3100, a green (G) pixel 3200, and a blue (B) pixel 3300 are arranged side by side.

各画素の受光センサ3100c,3200c,3300cに接続されたキャパシタに蓄積された電荷は、それぞれのバッファアンプ3100f,3200f,3300fで増幅される。そして、読み出しスイッチ3100g,3200g,3300gがオンになるタイミングで、信号出力用電極を介してセンサ読み出し用Hドライバ2500へ供給される。
なお、各信号出力用電極には定電流源4100a,4100b,4100cがそれぞれ接続され、センサ読み出し用Hドライバ2500で感度良く受光量に対応した信号が検出される。
The electric charges accumulated in the capacitors connected to the light receiving sensors 3100c, 3200c, 3300c of each pixel are amplified by the respective buffer amplifiers 3100f, 3200f, 3300f. Then, when the readout switches 3100g, 3200g, and 3300g are turned on, the readout switches 3100g, 3200g, and 3300g are supplied to the sensor readout H driver 2500 via the signal output electrodes.
Each signal output electrode is connected to a constant current source 4100a, 4100b, 4100c, and a signal corresponding to the amount of received light is detected by the sensor reading H driver 2500 with high sensitivity.

次に、表示撮像装置の動作について詳細に説明する。   Next, the operation of the display imaging device will be described in detail.

まず、この表示撮像装置の基本動作、すなわち画像の表示動作および物体の撮像動作について説明する。   First, a basic operation of the display imaging apparatus, that is, an image display operation and an object imaging operation will be described.

この表示撮像装置では、アプリケーションプログラム実行部1100から供給される表示データに基づいて、表示用ドライブ回路1200において表示用の駆動信号が生成される。この駆動信号により、I/Oディスプレイ2000に対して線順次表示駆動がなされ、画像が表示される。
また、このときバックライト1500も表示用ドライブ回路1200によって駆動され、I/Oディスプレイ2000と同期した点灯・消灯動作がなされる。
In this display imaging apparatus, a display drive signal is generated in the display drive circuit 1200 based on display data supplied from the application program execution unit 1100. With this drive signal, line-sequential display drive is performed on the I / O display 2000, and an image is displayed.
At this time, the backlight 1500 is also driven by the display drive circuit 1200, and is turned on / off in synchronization with the I / O display 2000.

ここで、図21に関連付けて、バックライト1500のオン・オフ状態とI/Oディスプレイパネル2000の表示状態との関係について説明する。   Here, the relationship between the on / off state of the backlight 1500 and the display state of the I / O display panel 2000 will be described with reference to FIG.

まず、たとえば1/60秒のフレーム周期で画像表示がなされている場合、各フレーム期間の前半期間(1/120秒間)にバックライト1500が消灯し(オフ状態となり)、表示が行われない。一方、各フレーム期間の後半期間には、バックライト1500が点灯し(オン状態となり)、各画素に表示信号が供給され、そのフレーム期間の画像が表示されるようになっている。   First, for example, when an image is displayed with a frame period of 1/60 seconds, the backlight 1500 is turned off (turned off) in the first half of each frame period (1/120 seconds), and display is not performed. On the other hand, in the second half of each frame period, the backlight 1500 is turned on (turned on), a display signal is supplied to each pixel, and an image in that frame period is displayed.

このように、各フレーム期間の前半期間は、I/Oディスプレイパネル2000から表示光が出射されない無光期間である一方、各フレーム期間の後半期間は、I/Oディスプレイパネル2000から表示光が出射される有光期間となっている。   Thus, the first half period of each frame period is a non-light period in which display light is not emitted from the I / O display panel 2000, while the display light is emitted from the I / O display panel 2000 in the second half period of each frame period. It has become a light period.

ここで、I/Oディスプレイパネル2000に接触または近接する物体(たとえば、指先など)がある場合、受光ドライブ回路1300による線順次受光駆動により、このI/Oディスプレイパネル2000における各画素の受光素子でその物体が撮像される。そして、各受光素子からの受光信号が受光ドライブ回路1300へ供給される。受光ドライブ回路1300では、1フレーム分の画素の受光信号が蓄積され、撮像画像として画像処理部14へ出力される。   Here, when there is an object (for example, a fingertip) that is in contact with or close to the I / O display panel 2000, the light receiving element of each pixel in the I / O display panel 2000 is driven by line sequential light receiving drive by the light receiving drive circuit 1300. The object is imaged. Then, light reception signals from the respective light receiving elements are supplied to the light receiving drive circuit 1300. In the light receiving drive circuit 1300, the light receiving signals of the pixels for one frame are accumulated and output to the image processing unit 14 as a captured image.

そして画像処理部1400では、この撮像画像に基づいて、以下説明する所定の画像処理(演算処理)を行い、I/Oディスプレイ2000に接触または近接する物体に関する情報(位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど)が検出される。   The image processing unit 1400 performs predetermined image processing (arithmetic processing) described below based on the captured image, and information (position coordinate data, object shape, and the like) related to an object in contact with or close to the I / O display 2000. Size data) is detected.

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention. 図1の液晶表示装置における有効画素領域の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an effective pixel area in the liquid crystal display device of FIG. 1. 本実施形態に係る光検出部の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the photon detection part which concerns on this embodiment. 第1の光センサ部および第2の光センサ部のフォトセンサ(受光素子)をTFTにより形成した構造例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example which formed the photo sensor (light receiving element) of the 1st optical sensor part and the 2nd optical sensor part with TFT. 第2の光センサ部の平面図である。It is a top view of the 2nd photosensor part. 第2の光センサ部に製造プロセスを示す第1図である。It is FIG. 1 which shows a manufacturing process in the 2nd optical sensor part. 第2の光センサ部に製造プロセスを示す第2図である。It is FIG. 2 which shows a manufacturing process in the 2nd optical sensor part. 光センサ部の受光素子をPINダイオードで形成する例を示す図である。It is a figure which shows the example which forms the light receiving element of an optical sensor part with a PIN diode. 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of the liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention. バックライトの反射光の検出システムを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the detection system of the reflected light of a backlight. フラット型のモジュール形状の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a flat type module shape. 本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the television with which this embodiment is applied. 本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the digital camera to which this embodiment is applied. 本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the notebook type personal computer to which this embodiment is applied. 本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the video camera to which this embodiment is applied. 本実施形態が適用される携帯端末装置、たとえば携帯電話機を示す図である。It is a figure which shows the portable terminal device to which this embodiment is applied, for example, a mobile telephone. 本発明の実施形態に係る表示撮像装置の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the display imaging device which concerns on embodiment of this invention. 図17に示したI/Oディスプレイパネルの構成例を表すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration example of an I / O display panel illustrated in FIG. 17. 各画素の構成例を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structural example of each pixel. 各画素とセンサ読み出し用Hドライバとの接続関係を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the connection relation of each pixel and the sensor reading H driver. バックライトのオン・オフ状態と表示状態との関係について説明するためのタイミング図である。It is a timing diagram for demonstrating the relationship between the ON / OFF state of a backlight, and a display state.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A・・・液晶表示装置、2,2A,2B・・・有効表示領域部、3,3A・・・光検出部、4・・・垂直駆動回路(VDRV)、5・・・水平駆動回路(HDRV)、6,6A・・・信号処理回路(SPRC)、11・・・受光信号線、10・・・受光制御回路(RCTL)、12・・・第1の制御線、13・・・第2の制御線、21・・・表示セル、31・・・第1の光センサ部、32・・第2の光センサ部、311,321・・・受光素子(フォトセンサ)、CTL321・・・遮光膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A ... Liquid crystal display device, 2, 2A, 2B ... Effective display area part, 3, 3A ... Photodetection part, 4 ... Vertical drive circuit (VDRV), 5 ... Horizontal drive Circuit (HDRV), 6, 6A ... Signal processing circuit (SPRC), 11 ... Light reception signal line, 10 ... Light reception control circuit (RCTL), 12 ... First control line, 13 ... Second control line, 21... Display cell, 31... First photosensor unit, 32 .. second photosensor unit, 311, 321... Light receiving element (photosensor), CTL 321. ..Light shielding film

Claims (7)

受光素子を含み、表示領域における外光の強度を検出する第1の光センサ部と、
受光素子を含み、当該受光素子への光路に遮光膜が配置された第2の光センサ部と、
上記第1の光センサ部の検出信号と上記第2の光センサ部の検出信号との差分処理を行う信号処理部と、を有し、
上記遮光膜は、
遮光機能を含む層と同層の部材により形成されている
表示装置。
A first optical sensor unit that includes a light receiving element and detects the intensity of external light in the display region;
A second optical sensor unit including a light receiving element and having a light shielding film disposed in an optical path to the light receiving element;
A signal processing unit that performs a difference process between the detection signal of the first photosensor unit and the detection signal of the second photosensor unit;
The light shielding film is
A display device formed by a member in the same layer as a layer including a light shielding function.
上記第2の光センサ部は、
上記受光素子が、薄膜トランジスタまたはPINダイオードにより形成され、
電極が上層の配線層に接続された構造を有し、
上記遮光膜は、上記上層の配線層と同層で同部材により形成されている
請求項1記載の表示装置。
The second photosensor unit is
The light receiving element is formed of a thin film transistor or a PIN diode,
The electrode has a structure connected to the upper wiring layer,
The display device according to claim 1, wherein the light shielding film is formed of the same member in the same layer as the upper wiring layer.
表示光を上記表示領域に照射するバックライトを有し、
上記薄膜トランジスタまたはPINダイオードのゲート電極は、受光素子の受光部よりバックライト側に形成されて、遮光機能を有する
請求項2記載の表示装置。
A backlight for illuminating the display area with display light;
The display device according to claim 2, wherein a gate electrode of the thin film transistor or the PIN diode is formed on a backlight side from a light receiving portion of the light receiving element and has a light shielding function.
上記表示領域は表面輝度が変更可能であり、
上記信号処理部は、
上記差分信号処理結果に応じて上記表示部の表面輝度を変化させる
請求項2記載の表示装置。
The display area can change the surface brightness,
The signal processor is
The display device according to claim 2, wherein surface luminance of the display unit is changed according to the difference signal processing result.
表示光を上記表示領域に照射するバックライトを有し、
上記信号処理部は、
上記バックライトによる表示光のレベルを制御する
請求項4記載の表示装置。
A backlight for illuminating the display area with display light;
The signal processor is
The display device according to claim 4, wherein a level of display light by the backlight is controlled.
上記第1の光センサ部は、
物体からの反射光を検出可能であり、
上記信号処理部は、
上記第1の光センサ部の検出信号と上記第2の光センサ部の検出信号との差分処理結果により上記第1の光センサ部に物体があるか否かを示す信号を出力する
請求項1記載の表示装置。
The first optical sensor unit includes:
The reflected light from the object can be detected,
The signal processor is
2. A signal indicating whether or not there is an object in the first optical sensor unit is output based on a difference processing result between the detection signal of the first optical sensor unit and the detection signal of the second optical sensor unit. The display device described.
表示装置を有する電子機器であって、
上記表示装置は、
受光素子を含み、表示領域における外光の強度を検出する第1の光センサ部と、
受光素子を含み、当該受光素子への光路に遮光膜が配置された第2の光センサ部と、
上記第1の光センサ部の検出信号と上記第2の光センサ部の検出信号との差分処理を行う信号処理部と、を有し、
上記遮光膜は、
遮光機能を含む層と同層の部材により形成されている
電子機器。
An electronic device having a display device,
The display device
A first optical sensor unit that includes a light receiving element and detects the intensity of external light in the display region;
A second optical sensor unit including a light receiving element and having a light shielding film disposed in an optical path to the light receiving element;
A signal processing unit that performs a difference process between the detection signal of the first photosensor unit and the detection signal of the second photosensor unit;
The light shielding film is
An electronic device formed of a member having the same layer as a layer including a light shielding function.
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